WO2009121596A2 - Method for operating a wind power plant having a doubly-fed asynchronous machine and wind power plant having a doubly-fed asynchronous machine - Google Patents

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WO2009121596A2
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Thomas Schubert
Uwe Bellgardt
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Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a wind turbine with a double-fed asynchronous machine and a wind turbine with a double-fed asynchronous machine.
  • WO 2005/027301 A1 discloses a method for operating a frequency converter for a generator.
  • the method relates to a wind turbine with a frequency converter which has a converter connected to the generator and a converter connected to the mains.
  • the method provides that in the event of a significant drop in the line voltage, the voltage in an intermediate circuit between the inverters is reduced and an output current of the line-side converter is increased.
  • the operating frequency for controlling the line-side converter can be reduced in order to increase the output current of the line-side converter.
  • a generator for a wind turbine which has a low-voltage control for traversing network faults.
  • the control is provided in order to reliably feed power into the network, in particular taking into account the grid connection conditions of the power supply companies.
  • the requirements are called "low voltage ride through” (LVRT) and specify that a wind turbine should continue to feed synchronously into the electrical grid when there is a voltage drop in the grid.To meet these requirements, it is proposed, when a voltage drop occurs to vary the blade angles of one or more rotor blades.
  • the invention has for its object to provide a method for operating a wind turbine with a double-fed asynchronous machine and such a wind turbine, which can be easily adapted to different FRT requirements.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • the object is also achieved by a wind energy plant with the features of claim 18.
  • Advantageous embodiments form the subject of the dependent claims.
  • the method according to the invention serves to operate a wind energy plant with a doubly fed asynchronous machine, which has a mains-side converter and a generator-side converter.
  • the converters are preferably connected to one another by a DC intermediate circuit.
  • a control is provided according to the invention, which controls the inverter.
  • the method according to the invention has the step that the inverters of the wind power plant are controlled by the control by reference variables. According to the inverters are controlled in an error of the network of at least one control module that controls the torque and / or active power and the reactive power and / or the reactive power such that a separation of the asynchronous machine from the network only takes place when the mains voltage falls below a predetermined voltage time characteristic.
  • the method uses a first reference variable function, which specifies a reference variable for the torque and / or the active power in the event of a fault.
  • the first reference variable function allows, in the case of an error, to specify the command values for the control on one or both inverters.
  • the control of the inverter takes place both in normal operation as well as in case of error on the reference variables, so that there is no structural difference in their control for the inverter.
  • the inventive method provides that the first reference variable function for the torque and / or the active power has at least two basic functions.
  • a first basic function predetermines the time profile of the setpoint value for the torque and / or the active power after the occurrence of the error case, while the second basic function determines the time profile of the setpoint value for the torque and / or the active power after termination of the fault.
  • the control module for the first reference variable function the control module is subdivided into two basic functions in order to be able to adapt the control module more easily to different FRT requirements.
  • a second reference variable function is also provided, which determines the setpoint value for the reactive power and / or the reactive current.
  • the second command value function also has two basic functions, of which a third basic function is the time profile of the reference value for the reactive power and / or the reactive current after onset and a fourth basic function the time profile of the reference value for the reactive power and / or the reactive current after termination of the error case certainly.
  • the voltage-time characteristic curve being able to be parameterized in the method according to the invention, it is ensured that the reference variable functions for adaptation to different FRT requirements can be easily determined by the suitable choice of the parameters can be adjusted.
  • the use of a modular, parameterizable control allows the command value functions to be used after parameterization without intervention in the control processes. The development times and the required conversion times with a change in the FRT requirement can be significantly reduced as a result.
  • the first reference variable function with a torque and / or power function predefines a torque and / or power setpoint value to the generator-side converter.
  • This expedient refinement is based on the fact that requirements for the generation of active power (P) of the wind energy plant during and after grid faults are also set in the FRT requirements from the grid connection instructions.
  • P active power
  • n is the speed and M is the torque or the air gap torque of the asynchronous machine.
  • the second reference variable function predefines the setpoint value for the torque and / or the active power to the line-side converter.
  • the mains voltage is measured and detects a fault in the network when the mains voltage reaches a predetermined threshold.
  • threshold falls below.
  • An error case is detected by the controller when the mains voltage drops by a predetermined amount, so that a threshold for the error is exceeded.
  • an error case is detected only if the threshold is exceeded at least for a predetermined period of time.
  • Both the predetermined time duration and the threshold value are parameters which can be set in the controller in accordance with the specifications of the grid connection guidelines.
  • a fault of the network is detected when a rotor current and / or an intermediate circuit voltage rises above a predetermined limit.
  • the rotor current here is the current that flows into the circuit of the rotor.
  • the intermediate circuit voltage is the voltage which is present in the DC voltage intermediate circuit between the generator-side and the network-side converter.
  • the first basic function preferably reduces the setpoint value for the torque and / or the active power to a value close to zero with a first time interval after occurrence of the error case, in a second subsequent period of time the setpoint value is raised to a predetermined minimum value.
  • the minimum value in the control module is predetermined by parameters, so that it can be easily adjusted.
  • the desired value of the first basic function is preferably dependent on a mains voltage present in the event of a fault. In a particularly preferred embodiment, the dependence of the setpoint value on the mains voltage and / or the predetermined minimum value of the first basic function is selected depending on whether an error exists in all phases or in only one or two phases of the network.
  • the first basic function offers a broad spectrum in order to be able to adapt the control module to different FRT requirements without much effort.
  • the second basic function which specifies the torque and / or power setpoint only after completion of the fault, starts at a predetermined time and increases the setpoint value for the torque and / or the power from this time to a predetermined second time point back to the value for the nominal power and / or rated torque.
  • first and second times are preferably preselectable parameters.
  • the parameters for the first and the second time can be defined in the control module depending on the number and / or the duration of the previous error cases.
  • control module for the torque and / or active power setpoints can be easily adapted to different voltage-time characteristics.
  • the value of the second reference variable function for the reactive current is determined as a function of the magnitude difference of the nominal network voltage and the mains voltage during the fault. This ensures that the wind turbine supplies the necessary contribution to grid support in the event of a fault. Furthermore, it can be provided that the maximum setpoint value for the reactive current during the fault is limited to a predetermined maximum value.
  • the second reference variable function can also be easily adapted for different voltage-time characteristics.
  • the object is likewise achieved by a wind power plant with a doubly-fed asynchronous machine which has a mains-side converter and a generator-side converter and a controller, wherein the controller controls the converter in normal operation via reference variables.
  • the inventively designed control has an error detection module which triggers a control of the inverter by at least one control module in case of failure of the network.
  • the at least one control module controls the converters via reference variables in such a way that a separation of the asynchronous machine from the mains is omitted, as long as the mains voltage does not fall below a predetermined voltage-time characteristic.
  • the control of the wind power plant according to the invention consists of an error detection module and at least one control module to respond to a fault in the network can, the modular design of the controller allows easy adaptation to different FRT requirements.
  • the curve of the voltage-time characteristic is defined by preselectable parameters in the at least one control module.
  • First and second reference variable functions have a plurality of preselectable parameters that define the time profile of the setpoints.
  • the system according to the invention has a switch, which is controlled by the fault detection module to separate the inverter from the controller for the normal case, such as a management of the wind turbine, and connect to the control modules.
  • the reference variable functions are again subdivided into basic functions, one of which specifies the setpoint values during the error case (first and third basic function) and another after the error case (second and fourth basic function).
  • FIG. 1 shows the construction according to the invention of a modular controller for a double-fed asynchronous machine
  • FIGS. 7a to 7c the course of mains voltage, reactive current and torque in case of error.
  • the mechanical power of the rotor is converted into electrical power via the drive train in the generator.
  • the generator 19 This is coupled via two electrical circuits to the network.
  • the stator circuit 10 is directly coupled to the network 12.
  • the rotor circuit 14 is indirectly coupled to the network 12 via the frequency converter 16.
  • the frequency converter 16 has the task to regulate the generator 19.
  • the energy flows from the mechanical energy of the rotor via the generator into the electrical network.
  • Faults in the network such as voltage dips, act on the wind turbine due to the connection of the generator to the grid.
  • the grid connection rules for wind energy plants therefore provide for wind energy plants special criteria for traversing a grid fault without disconnecting or disconnecting the grid of the wind turbine. This behavior of the wind turbine is also referred to as "fault ride through"("FRT").
  • the stator circuit 10 is connected directly to network 12.
  • the rotor circuit 14 is also connected to the network 12 via a frequency converter 16.
  • the frequency converter 16 has a generator-side converter 18 and a network-side converter 20.
  • the converters 18, 20 are connected to one another via a DC voltage intermediate circuit 22.
  • Everyone who Inverter 18, 20 is controlled via a pulse width modulation 24, 26.
  • the controller 28 of the frequency converter 16 is for controlling the generator-side converter 18, a target value for the torque M * and a target value for the reactive current I B * before.
  • torque M * is subsequently switched off, this can always be replaced by a setpoint value for active power P *.
  • the reactive current I B * can always be replaced by a target value for the reactive power Q *.
  • the network-side converter 20 is set by the controller 28, a target value for the reactive current I B *.
  • the setpoint values M * for the torque and I B * for the reactive current serve as reference variables and are generated within the controller 28 of the frequency converter 16. Subsequently, these setpoints corresponding pulse pattern are generated, resulting in a impressed for the rotor of the generator three-phase voltage, which causes the generation of the reference variables corresponding reactive power and the torque in the generator. Due to the controllability of the asynchronous generator according to torque and reactive current, the technical prerequisites have been created to be able to react to FRT requirements.
  • the FRT methods have always been an integral part of the controller 28.
  • the inventive control as shown in Figure 1, there is a different structure and a different functionality of the controller.
  • the components which fulfill the same function as in the conventional control according to FIG. 2 are also given the same reference numerals in FIG.
  • the setpoint values M * and I B * are applied to the control 30 as reference variables during normal operation.
  • a controller 32 is provided for normal operation.
  • the controller 32 general sizes of the operation of the management of externally (not shown), for example, from an operation of the wind turbine, be specified.
  • the setpoint values M * and I B * determined by the controller 32 are applied to the inverters 18, 20 via regulators 34, 36, 38, the pulse patterns required for controlling the inverters likewise being generated by the pulse width modulation 24 and 26.
  • the controllers 34, 36 and 38 perform a comparison with the actual values for the torque M-, st and the reactive current I B- , st by.
  • the rotor current and the stator voltage are measured in a measuring device 39, for example.
  • these measured variables are transformed into the actual values for the torque M-, st and the reactive current I B- , st .
  • the transformation takes place as a function of the rotational speed of the generator (not shown). From the difference between the actual value and the setpoint, the controlled variable for the controllers 34 to 38 is formed.
  • FIG. 1 shows an error detection module 40 which, in the event of a fault, disconnects the inverters 18, 20 from the setpoint values of the controller 32 via a switch 42 and connects them to two control modules 44, 46.
  • the voltage-time characteristic from FIG. 3 is defined by freely selectable interpolation points 52, which in the present example are each connected to one another via lines.
  • the voltage-time characteristic in Figure 3 describes a so-called voltage funnel, the requirements of the network operator say that as long as the mains voltage is greater than the predetermined by the voltage-time characteristic 48 voltage value, a grid separation of the wind turbine must not occur. That is, in the double-fed asynchronous generator, that the switch 50 of Figure 1 must remain closed.
  • the voltage hopper predetermined by the voltage-time characteristic 48 is characterized in that the wind energy plant in a first short time interval to t ⁇ must remain in spite of a very extensive voltage dip in the grid. In a second time interval from U to t 2 , the wind power plant may only disconnect from the grid when the grid voltage is below the voltage value U 2 . If the grid voltage does not increase at least linearly up to a voltage value of U 3 in a time interval t 2 to t 3 , the wind turbine may be disconnected from the grid. For a subsequent longer range, the wind turbine must be operated on the grid when the voltage value of U 4 is exceeded.
  • the voltage-time characteristic in general for the control. For example, the voltage values can be in the interval t ⁇ are set to a predetermined value by the grid feeding to t 2 by suitable bases.
  • control of the control modules 44 and 46 is carried out such that the setpoint specifications M * and I B * done so that the wind turbine does not disconnect from the grid and meet the detailed requirements of the network operators.
  • Figure 4 shows an exemplary waveform of the first reference variable function as a torque function 53 of the control module 44.
  • a first time interval t ß - employing at its beginning the network fault - the target value preset for the torque is set to zero.
  • Li a second time interval tc is a setpoint for the moment of about 40% of the rated torque.
  • a torque setpoint with the value zero is again applied to the generator-side converter 18.
  • the setpoint for the generator-side converter 18 is increased again e-functional to the nominal value for the torque.
  • the torque function shown in FIG. 4 is dependent on the FRT requirements as defined by the Voltage-time characteristic are shown in Figure 3. In order to better account for the torque function of FIG. 4 in the control module, it is broken down into two basic functions.
  • FIG. 5 shows a first basic function which describes the course of the torque 55 after the occurrence of the fault.
  • FIG. 6 shows the course of the second basic function as a torque function after the occurrence of the error, approximately after 1.7 seconds in relation to the occurrence of the error, a parabolic rise of the torque setpoint is applied to the rated power.
  • FIG. 7b shows that the torque 56 of the wind turbine is reduced to zero immediately after the occurrence of the error case and is restarted after about 0.3 seconds.
  • the torque of the wind turbine is reduced to zero again to be raised again after a defined period of time to the rated torque.
  • the wind turbine has again reached the nominal torque.
  • the feeding of the reactive current starts directly with the fault.
  • an increased reactive current 58 is fed in for compensation, which is reduced again when the fault has ended.

Abstract

Method for operating a wind power plant having a doubly-fed asynchronous machine, which has a mains-side inverter and a generator-side inverter, which are activated using a controller, the method having the following steps: in normal operation, the inverters are activated by the controller via guide variables for normal operation, in a fault event of the mains, the inverters are activated by at least one control module, which controls (i) the torque and/or the active power and (ii) the idle current and/or the idle power via guide variables such that a disconnection of the asynchronous machine from the mains only occurs if the mains voltage falls below a predetermined voltage/time characteristic line, wherein the curve of set voltage/time characteristic line is fixed by multiple preselectable parameters in the at least one control module, wherein at least one first guide variable function is provided, which predetermines a guide variable for the torque and/or the active power in a fault event, and which has at least two main functions, of which a first main function determines the target value for the torque and/or the active power after the fault event begins and a second main function determines the target value for the torque and/or the active power after the fault event ends, and at least one second guide variable function is provided for the idle current and/or the idle power, which predetermines a guide variable for the activation of at least one inverter in the fault event, which has at least two main functions, of which a third main function determines the target value for the idle power and/or the idle current after the fault begins and a fourth main function determines the target value for the idle power and/or the idle current after the fault event ends.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage mit einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine sowie Windenergieanlage mit einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine Method for operating a wind turbine with a double-fed asynchronous machine and wind turbine with a double-fed asynchronous machine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage mit einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine sowie eine Windenergieanlage mit einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine.The present invention relates to a method for operating a wind turbine with a double-fed asynchronous machine and a wind turbine with a double-fed asynchronous machine.
Aus WO 2005/027301 Al ist ein Verfahren zum Betreiben eines Frequenzumrichters für einen Generator bekannt. Das Verfahren betrifft eine Windenergieanlage mit einem Frequenzumrichter, der einen mit dem Generator verbundenen Umrichter und einen mit dem Netz verbundenen Umrichter aufweist. Das Verfahren sieht vor, dass bei einem deutlichen Abfall der Netzspannung die Spannung in einem Zwischenkreis zwischen den Umrichtern reduziert und ein Ausgangsstrom des netzseitigen Umrichters erhöht wird. Zusätzlich kann die Betriebsfrequenz zur Aussteuerung des netzseitigen Umrichters reduziert werden, um den Ausgangsstrom des netzseitigen Umrichters zu erhöhen.WO 2005/027301 A1 discloses a method for operating a frequency converter for a generator. The method relates to a wind turbine with a frequency converter which has a converter connected to the generator and a converter connected to the mains. The method provides that in the event of a significant drop in the line voltage, the voltage in an intermediate circuit between the inverters is reduced and an output current of the line-side converter is increased. In addition, the operating frequency for controlling the line-side converter can be reduced in order to increase the output current of the line-side converter.
Aus WO 2004/067958 Al ist ein Generator für eine Windenergieanlage bekannt, der eine Niederspannungssteuerung zum Durchfahren von Netzfehlern aufweist. Die Steuerung ist vorgesehen, um in zuverlässiger Weise Leistung in das Netz einzuspeisen, wobei insbesondere die Netzanschlussbedingungen der Energiever- sorgungsuntemehmen berücksichtigt werden sollen. Die Anforderungen werden als „low voltage ride through" (LVRT) bezeichnet und geben vor, dass eine Windenergieanlage weiterhin synchronisiert in das elektrische Netz einspeisen soll, wenn ein Spannungsabfall im Netz auftritt. Um diesen Forderungen zu entsprechen, wird vorgeschlagen, beim Auftreten eines Spannungsabfalls die Blattwinkel von einem oder mehreren Rotorblättern zu variieren. In der Vergangenheit wurden von den Energieversorgungsunternehmen immer neue Netzanschlussregeln für Windenergieanlagen definiert, die besonderes Gewicht auf die FRT-Eigenschaften („fault ride through") der Windenergieanlagen legen. FRT- Eigenschaften einer Windenergieanlage bezeichnet die Fähigkeit der Windenergieanlage, einen Netzfehler ohne Abschaltung oder Netztrennung zu durchfahren. Es existieren zahlreiche unterschiedliche FRT- Varianten, die immer wieder eine Anpassung der Steuerung der Windenergieanlagen notwendig machen. Hierdurch wird es immer wieder erforderlich, die Steuerung der Windenergieanlage - insbesondere die Steuerung der Umrichter — neu auszulegen und neue Steuerverfahren zu entwickeln. Durch die Entwicklungszeit und die nachfolgende Erprobung der neu angepassten Steuerung entstehen Verzögerungen und Kosten, die einer flexiblen Anwendung der Windenergieanlage entgegenstehen.From WO 2004/067958 Al a generator for a wind turbine is known, which has a low-voltage control for traversing network faults. The control is provided in order to reliably feed power into the network, in particular taking into account the grid connection conditions of the power supply companies. The requirements are called "low voltage ride through" (LVRT) and specify that a wind turbine should continue to feed synchronously into the electrical grid when there is a voltage drop in the grid.To meet these requirements, it is proposed, when a voltage drop occurs to vary the blade angles of one or more rotor blades. In the past, power supply companies have continually defined new grid connection rules for wind turbines, which place particular emphasis on the FRT ("fault ride through") characteristics of wind turbines FRT properties of a wind turbine designate the capability of the wind turbine, a network failure without disconnection or grid disconnection There are many different types of FRT, which repeatedly necessitate adapting the control of the wind turbines, which makes it necessary to redesign the control of the wind turbine - especially the control of the inverters - and to develop new control methods the development time and the subsequent testing of the newly adapted control result in delays and costs, which preclude a flexible application of the wind turbine.
Aus I. Erlich et al. „Integration of wind power into the German high voltage transmission grid" aus Power Engineering Society General Meeting, 2007, IEEE 24.-28. Juni 2007, Seiten 1-8, ist bekannt, bei einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine für eine Windenergieanlage den rotorseitigen Umrichter und den netzseitigen Umrichter jeweils mit unterschiedlichen elektrischen Größen anzusteuern. Ferner ist aus diesem Dokument bekannt, dass eine Trennung der Asynchronmaschine vom Netz nur dann erfolgen darf, wenn die Netzspannung eine vorbestimmte Spannungszeit-Kennlinie unterschreitet.From I. Erlich et al. Power Engineering Society's General Meeting, 2007, IEEE June 24-28, 2007, pages 1-8, discloses the rotor-side inverter in a double-fed asynchronous machine for a wind turbine Furthermore, it is known from this document that a separation of the asynchronous machine from the network may only take place when the mains voltage falls below a predetermined voltage-time characteristic.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage mit einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine sowie eine solche Windenergieanlage bereitzustellen, die einfach an unterschiedliche FRT- Anforderungen angepasst werden kann. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird ebenfalls durch eine Windenergieanlage mit den Merkmalen aus Anspruch 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.The invention has for its object to provide a method for operating a wind turbine with a double-fed asynchronous machine and such a wind turbine, which can be easily adapted to different FRT requirements. The object is achieved by a method having the features of claim 1. The object is also achieved by a wind energy plant with the features of claim 18. Advantageous embodiments form the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben einer Windenergieanlage mit einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine, die einen netzseitigen und einen generatorseitigen Umrichter aufweist. Bevorzugt sind die Umrichter durch einen Gleichspannungszwischenkreis miteinander verbunden. Ferner ist erfindungsgemäß eine Steuerung vorgesehen, die die Umrichter ansteuert. Das erfindungsgemäße Verfahren weist im Normalbetrieb der Windenergieanlage den Schritt auf, dass die Umrichter der Windenergieanlage über die Steuerung durch Führungsgrößen angesteuert werden. Erfindungsgemäß werden die Umrichter in einem Fehlerfall des Netzes von mindestens einem Steuermodul angesteuert, das über Führungsgrößen das Drehmoment und/oder die Wirkleistung sowie den Blindstrom und/oder die Blindleistung derart steuert, dass eine Trennung der Asynchronmaschine vom Netz nur dann erfolgt, wenn die Netzspannung eine vorbestimmte Spannungszeit- Kennlinie unterschreitet. Erfindungsgemäß ist der Verlauf der Spannungszeit- Kennlinie durch mehrere vorwählbare Parameter in dem mindestens einen Steuermodul festgelegt. Das Verfahren setzt eine erste Führungsgrößenfunktion ein, die im Fehlerfall eine Führungsgröße für das Drehmoment und/oder die Wirkleistung vorgibt. Die erste Führungsgrößenfunktion erlaubt es im Fehlerfall, die Führungsgrößen für die Ansteuerung an einem oder beiden Umrichtern vorzugeben. Die Ansteuerung der Umrichter erfolgt sowohl im Normalbetrieb als auch im Fehlerfall über die Führungsgrößen, so dass sich für die Umrichter kein struktureller Unterscheid in ihrer Ansteuerung ergibt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die erste Führungsgrößenfunktion für das Drehmoment und/oder die Wirkleistung mindestens zwei Grundfunktionen aufweist. Von den Grundfunktionen gibt eine erste Grundfunktion den zeitlichen Verlauf des Sollwerts für das Drehmoment und/oder die Wirkleistung nach Eintreten des Fehlerfalls vor, während die zweite Grundfunktion den zeitlichen Verlauf des Sollwerts für das Drehmoment und/oder die Wirkleistung nach Beendigung des Fehlerfalls bestimmt. Bei dieser Ausgestaltung des Steuermoduls für die erste Führungsgrößenfunktion ist das Steuermodul in zwei Grundfunktionen unterteilt, um das Steuermodul einfacher an unterschiedliche FRT-Anforderungen anpassen zu können. Erfindungsgemäß ist ferner eine zweite Führungsgrößenfunktion vorgesehen, die den Sollwert für die Blindleistung und/oder den Blindstrom bestimmt. Auch die zweite Führungsgrößenfunktion weist zwei Grundfunktionen auf, von denen eine dritte Grundfunktion den zeitlichen Verlauf des Sollwerts für die Blindleistung und/oder den Blindstrom nach Eintreten und eine vierte Grundfunktion den zeitlichen Verlauf des Sollwerts für die Blindleistung und/oder den Blindstrom nach Beendigung des Fehlerfalls bestimmt.The method according to the invention serves to operate a wind energy plant with a doubly fed asynchronous machine, which has a mains-side converter and a generator-side converter. The converters are preferably connected to one another by a DC intermediate circuit. Furthermore, a control is provided according to the invention, which controls the inverter. In the normal operation of the wind power plant, the method according to the invention has the step that the inverters of the wind power plant are controlled by the control by reference variables. According to the inverters are controlled in an error of the network of at least one control module that controls the torque and / or active power and the reactive power and / or the reactive power such that a separation of the asynchronous machine from the network only takes place when the mains voltage falls below a predetermined voltage time characteristic. According to the course of the voltage-time characteristic is determined by a plurality of preselected parameters in the at least one control module. The method uses a first reference variable function, which specifies a reference variable for the torque and / or the active power in the event of a fault. The first reference variable function allows, in the case of an error, to specify the command values for the control on one or both inverters. The control of the inverter takes place both in normal operation as well as in case of error on the reference variables, so that there is no structural difference in their control for the inverter. The inventive method provides that the first reference variable function for the torque and / or the active power has at least two basic functions. From the basic functions A first basic function predetermines the time profile of the setpoint value for the torque and / or the active power after the occurrence of the error case, while the second basic function determines the time profile of the setpoint value for the torque and / or the active power after termination of the fault. In this embodiment of the control module for the first reference variable function, the control module is subdivided into two basic functions in order to be able to adapt the control module more easily to different FRT requirements. According to the invention, a second reference variable function is also provided, which determines the setpoint value for the reactive power and / or the reactive current. The second command value function also has two basic functions, of which a third basic function is the time profile of the reference value for the reactive power and / or the reactive current after onset and a fourth basic function the time profile of the reference value for the reactive power and / or the reactive current after termination of the error case certainly.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind zusätzlich zu der herkömmlichen Steuerung, die in an sich bekannter Weise die Einspeisung in das Netz steuert, mindestens zwei Führungsgrößenfunktionen vorgesehen, die im Fehlerfall des Netzes vollständig die Steuerung der Umrichter über Führungsgrößen übernehmen, um die FRT-Anforderungen der Netzanschlussrichtlinien einzuhalten. Der Vorteil einer solchen modularen Steuerung der Windenergieanlage liegt darin, dass nicht länger bei einer Änderung der Netzanforderung, die gesamte Steuerung überarbeitet werden muss, sondern aufsetzend auf die Steuerung im Normalbetrieb lediglich ein oder mehrere Führungsgrößenfunktionen mit ihren Grundfunktionen für den Fehlerfall angepasst werden müssen. Indem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Spannungszeit-Kennlinie die Führungsgrößenfunktionen parametrierbar ist, wird sichergestellt, dass die Führungsgrößenfunktionen für die Anpassung an unterschiedliche FRT-Anforderungen leicht durch die geeignete Wahl der Parameter angepasst werden können. Die Verwendung einer modularen, parametrisierbaren Steuerung erlaubt insgesamt, dass die Führungsgrößeniunktionen nach einer Parametrisierung ohne Eingriff in die Steuerungsabläufe eingesetzt werden können. Die Entwicklungszeiten und die erforderlichen Umstellungszeiten bei einer Änderung der FRT- Anforderung, kann hierdurch deutlich reduziert werden.In the method according to the invention, in addition to the conventional control, which controls the feeding into the grid in a manner known per se, at least two reference variable functions are provided, which completely take over the control of the converters via reference variables in the event of a fault in the network in order to meet the FRT requirements of the grid connection directives observed. The advantage of such a modular control of the wind turbine is that no longer with a change in grid requirement, the entire control must be revised, but relying on the controller in normal operation only one or more command size functions must be adjusted with their basic functions for the case of error. By virtue of the voltage-time characteristic curve being able to be parameterized in the method according to the invention, it is ensured that the reference variable functions for adaptation to different FRT requirements can be easily determined by the suitable choice of the parameters can be adjusted. Overall, the use of a modular, parameterizable control allows the command value functions to be used after parameterization without intervention in the control processes. The development times and the required conversion times with a change in the FRT requirement can be significantly reduced as a result.
Li einer bevorzugten Ausgestaltung gibt die erste Führungsgrößenfunktion mit einer Drehmomenten- und/oder Leistungsfunktion dem generatorseitigen Umrichter ein Drehmoment- und/oder Leistungs-Sollwert vor. Dieser zweckmäßigen Ausgestaltung liegt zugrunde, dass in den FRT-Anforderungen aus den Netzanschlussregem ebenfalls Anforderungen an die Wirkleistungserzeugung (P) der Windenergieanlage während und nach Netzfehlern aufgestellt werden. Für die Wirkleistung (P) gilt der einfache ZusammenhangIn a preferred embodiment, the first reference variable function with a torque and / or power function predefines a torque and / or power setpoint value to the generator-side converter. This expedient refinement is based on the fact that requirements for the generation of active power (P) of the wind energy plant during and after grid faults are also set in the FRT requirements from the grid connection instructions. For the active power (P), the simple relationship applies
P = 2 τ n -M,P = 2 τ n -M,
wobei n die Drehzahl und M das Drehmoment bzw. das Luftspaltmoment der Asynchronmaschine ist. Um etwaige Wirkleistungsvorgaben in einem Fehlerfall einhalten zu können, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, eine gesonderte Führungsgrößenfunktion für die entsprechende Drehmomentfunktion im Fehlerfall zu definieren.where n is the speed and M is the torque or the air gap torque of the asynchronous machine. In order to be able to comply with any active power specifications in the event of a fault, it has proven to be advantageous to define a separate reference variable function for the corresponding torque function in the event of a fault.
In einer bevorzugten Ausgestaltung gibt im Fehlerfall die zweite Führungsgrößenfunktion dem netzseitigen Umrichter den Sollwert für das Drehmoment und/oder die Wirkleistung vor.In a preferred embodiment, in the event of an error, the second reference variable function predefines the setpoint value for the torque and / or the active power to the line-side converter.
m einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Netzspannung gemessen und erkennt einen Fehlerfall des Netzes, wenn die Netzspannung eine vorbestimmte Ansprech- schwelle unterschreitet. Ein Fehlerfall wird durch die Steuerung dann erkannt, wenn die Netzspannung um einen vorbestimmten Betrag abfallt, sodass eine Ansprechschwelle für den Fehlerfall unterschritten wird. Bevorzugt wird, um eine vorzeitige Auslösung des Fehlerfalls zu verhindern, ein Fehlerfall nur dann erkannt, wenn die Ansprechschwelle mindestens für eine vorbestimmte Zeitdauer unterschritten wird. Sowohl die vorbestimmte Zeitdauer als auch der Wert der Ansprechschwelle sind Parameter, die in der Steuerung abhängig von den Vorgaben der Netzanschlussrichtlinien eingestellt werden können.In a preferred embodiment, the mains voltage is measured and detects a fault in the network when the mains voltage reaches a predetermined threshold. threshold falls below. An error case is detected by the controller when the mains voltage drops by a predetermined amount, so that a threshold for the error is exceeded. Preferably, in order to prevent a premature triggering of the error case, an error case is detected only if the threshold is exceeded at least for a predetermined period of time. Both the predetermined time duration and the threshold value are parameters which can be set in the controller in accordance with the specifications of the grid connection guidelines.
Nach einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, dass ein Fehlerfall des Netzes erkannt wird, wenn ein Rotorstrom und/oder eine Zwischenkreisspannung über einen vorbestimmten Grenzwert ansteigt. Der Rotorstrom ist hierbei der Strom, der in den Stromkreis des Rotors fließt. Die Zwischenkreisspannung ist diejenige Spannung, die in dem Gleichspannungszwischenkreis zwischen dem generatorseitigen und dem netzseitigen Umrichter vorliegt.According to an alternative embodiment, it is possible that a fault of the network is detected when a rotor current and / or an intermediate circuit voltage rises above a predetermined limit. The rotor current here is the current that flows into the circuit of the rotor. The intermediate circuit voltage is the voltage which is present in the DC voltage intermediate circuit between the generator-side and the network-side converter.
Bevorzugt reduziert die erste Grundfunktion mit einem ersten Zeitintervall nach Eintreten des Fehlerfalls den Sollwert für das Drehmoment und/oder die Wirkleistung vorzugsweise auf einen Wert nahe Null, in einem zweiten sich anschließenden Zeitabschnitt wird der Sollwert auf einen vorbestimmten Minimalwert angehoben. Zweckmäßigerweise ist der Minimalwert in dem Steuermodul durch Parameter vorgegeben, sodass dieser leicht angepasst werden kann. Bevorzugt ist der Sollwert der ersten Grundfunktion abhängig von einer im Fehlerfall vorhandenen Netzspannung. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Abhängigkeit des Sollwerts von der Netzspannung und/oder der vorbestimmte Minimalwert der ersten Grundfunktion abhängig davon gewählt, ob ein Fehler in allen Phasen oder in nur einer oder zwei Phasen des Netzes vorliegt. Es wird also bei den Parametern der ersten Grundfunktion unterschieden, ob ein sogenannter symmetrischer Fehler oder ein asymmetrischer Fehler vorliegt, wobei als symmetrischer Fehler ein Fehler in allen Phasen und als asymmetrischer Fehler ein Fehler, der nicht alle Phasen des Netzes betrifft, bezeichnet wird. Durch die zusätzliche Unterscheidung von symmetrischen und asymmetrischen Netzfehlern für die Verwendung von hierfür geeigneten Parametersätzen bietet die erste Grundfunktion ein breites Spektrum, um das Steuermodul ohne großen Aufwand an unterschiedliche FRT-Anforderungen anpassen zu können.Preferably, the first basic function preferably reduces the setpoint value for the torque and / or the active power to a value close to zero with a first time interval after occurrence of the error case, in a second subsequent period of time the setpoint value is raised to a predetermined minimum value. Conveniently, the minimum value in the control module is predetermined by parameters, so that it can be easily adjusted. The desired value of the first basic function is preferably dependent on a mains voltage present in the event of a fault. In a particularly preferred embodiment, the dependence of the setpoint value on the mains voltage and / or the predetermined minimum value of the first basic function is selected depending on whether an error exists in all phases or in only one or two phases of the network. It is thus distinguished in the parameters of the first basic function, whether a so-called symmetric error or an asymmetrical error is present, where a symmetrical error is an error in all phases and an asymmetric error is an error that does not affect all phases of the network. Due to the additional distinction between symmetrical and asymmetrical network errors for the use of suitable parameter sets, the first basic function offers a broad spectrum in order to be able to adapt the control module to different FRT requirements without much effort.
Die zweite Grundfunktion, die erst nach Beendigung des Fehlerfalls den Drehmoment- und/oder Leistungssollwert vorgibt, setzt in einem vorbestimmten Zeitpunkt ein und erhöht den Sollwert für das Drehmoment und/oder die Leistung ab diesem Zeitpunkt bis zu einem vorbestimmten zweiten Zeitpunkt wieder auf den Wert für die Nennleistung und/oder das Nenndrehmoment. Auch bei der zweiten Grundfunktion sind erster und zweiter Zeitpunkt bevorzugt vorwählbare Parameter. Die Parameter für den ersten und den zweiten Zeitpunkt können in dem Steuermodul abhängig von der Anzahl und/oder der Dauer der vorangegangenen Fehlerfälle definiert werden.The second basic function, which specifies the torque and / or power setpoint only after completion of the fault, starts at a predetermined time and increases the setpoint value for the torque and / or the power from this time to a predetermined second time point back to the value for the nominal power and / or rated torque. Also in the second basic function, first and second times are preferably preselectable parameters. The parameters for the first and the second time can be defined in the control module depending on the number and / or the duration of the previous error cases.
Durch die Verwendung der beiden Grundfunktionen der ersten Führungsgrößenfunktion kann das Steuermodul für die Drehmoment- und/oder Wirkleistungssollwerte sehr einfach an unterschiedliche Spannungszeit-Kennlinien angepasst werden.By using the two basic functions of the first reference variable function, the control module for the torque and / or active power setpoints can be easily adapted to different voltage-time characteristics.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wert der zweiten Führungsgrößenfunktion für den Blindstrom abhängig von der betragsmäßigen Differenz der Netznennspannung und der Netzspannung während des Fehlerfalls bestimmt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Windenergieanlage den notwendigen Beitrag zur Netzstützung im Fehlerfall liefert. Ferner kann vorgesehen sein, dass der maximale Sollwert für den Blindstrom während des Fehlerfalls auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt ist. Durch die Verwendung der dritten und vierten Grundfunktion für die zweite Führungsgrößenfunktion kann auch die zweite Führungsgrößenfunktion einfach für unterschiedliche Spannungszeit-Kennlinien angepasst werden.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the value of the second reference variable function for the reactive current is determined as a function of the magnitude difference of the nominal network voltage and the mains voltage during the fault. This ensures that the wind turbine supplies the necessary contribution to grid support in the event of a fault. Furthermore, it can be provided that the maximum setpoint value for the reactive current during the fault is limited to a predetermined maximum value. By using the third and fourth basic functions for the second reference variable function, the second reference variable function can also be easily adapted for different voltage-time characteristics.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ebenfalls durch eine Windenergieanlage mit einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine gelöst, die einen netzseitigen und einen generatorseitigen Umrichter und eine Steuerung aufweist, wobei die Steuerung im Normalbetrieb über Führungsgrößen die Umrichter ansteuert. Die erfindungsgemäß ausgebildete Steuerung besitzt ein Fehlererkennungsmodul, das im Fehlerfall des Netzes eine Ansteuerung der Umrichter durch mindestens ein Steuermodul auslöst. Das mindestens eine Steuermodul steuert über Führungsgrößen die Umrichter derart, dass eine Trennung der Asynchronmaschine vom Netz unterbleibt, solange die Netzspannung eine vorbestimmte Spannungszeit-Kennlinie nicht unterschreitet. Über die Führungsgrößen wird einerseits ein Drehmoment und/oder eine Wirkleistung sowie andererseits ein Blindstrom und/oder eine Blindleistung den Umrichtern vorgegeben. Die Steuerung der erfindungsgemäßen Windenergieanlage besteht aus einem Fehlererkennungsmodul und mindestens einem Steuermodul, um auf einen Fehlerfall im Netz reagieren zu können, wobei der modulare Aufbau der Steuerung eine einfache Anpassung an unterschiedliche FRT- Anforderungen erlaubt. Erfindungsgemäß ist in dem mindestens einen Steuermodul der Verlauf der Spannungszeit-Kennlinie durch vorwählbare Parameter definiert. Hierdurch kann die modulare Steuerung der erfindungsgemäßen Windenergieanlage in einfacher Weise für die FRT-Anforderungen der Netzbetreiber umparametrisiert und angepasst werden. Erste und zweite Führungsgrößenfunktion weisen mehrere vorwählbare Parameter auf, die den zeitlichen Verlauf der Sollwerte definieren. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Anlage einen Umschalter auf, der von dem Fehlererkennungsmodul angesteuert wird, um die Umrichter von der Steuerung für den Normalfall, beispielsweise eine Betriebsführung der Windenergieanlage, zu trennen und mit den Steuermodulen zu verbinden.According to the invention, the object is likewise achieved by a wind power plant with a doubly-fed asynchronous machine which has a mains-side converter and a generator-side converter and a controller, wherein the controller controls the converter in normal operation via reference variables. The inventively designed control has an error detection module which triggers a control of the inverter by at least one control module in case of failure of the network. The at least one control module controls the converters via reference variables in such a way that a separation of the asynchronous machine from the mains is omitted, as long as the mains voltage does not fall below a predetermined voltage-time characteristic. On the one hand, torque and / or active power and, on the other hand, a reactive current and / or a reactive power are predetermined by the converters. The control of the wind power plant according to the invention consists of an error detection module and at least one control module to respond to a fault in the network can, the modular design of the controller allows easy adaptation to different FRT requirements. According to the invention, the curve of the voltage-time characteristic is defined by preselectable parameters in the at least one control module. As a result, the modular control of the wind power plant according to the invention can be reparameterized and adapted in a simple manner for the FRT requirements of the network operator. First and second reference variable functions have a plurality of preselectable parameters that define the time profile of the setpoints. Preferably, the system according to the invention has a switch, which is controlled by the fault detection module to separate the inverter from the controller for the normal case, such as a management of the wind turbine, and connect to the control modules.
Bevorzugt sind die Führungsgrößenfunktionen wieder in Grundfunktionen unterteilt, von denen eine die Sollwerte während des Fehlerfalls (erste und dritte Grundfunktion) und eine andere nach dem Fehlerfall vorgibt (zweite und vierte Grundfunktion).Preferably, the reference variable functions are again subdivided into basic functions, one of which specifies the setpoint values during the error case (first and third basic function) and another after the error case (second and fourth basic function).
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiel näher erläutert. Es zeigt:A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail using an example. It shows:
Fig. 1 den erfindungsgemäßen Aufbau einer modularen Steuerung für eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine,1 shows the construction according to the invention of a modular controller for a double-fed asynchronous machine,
Fig. 2 die herkömmliche Steuerung einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine,2 shows the conventional control of a double-fed asynchronous machine,
Fig. 3 eine durch Parameter festgelegte Spannungszeit-Kennlinie,3 shows a voltage-time characteristic defined by parameters;
Fig. 4 den Drehmomentverlauf im Fehlerfall,4 shows the torque curve in the event of a fault,
Fig. 5 die erste Grundfunktion für den Drehmomentverlauf im Fehlerfall,5 shows the first basic function for the torque curve in the event of a fault,
Fig. 6 die zweite Grundfunktion für den Drehmomentverlauf im Fehlerfall und6 shows the second basic function for the torque curve in the event of a fault and
Fign. 7a bis 7c den Verlauf von Netzspannung, Blindstrom und Drehmoment im Fehlerfall.FIGS. 7a to 7c the course of mains voltage, reactive current and torque in case of error.
Bei einer Windenergieanlage wird die mechanische Leistung des Rotors über den Antriebsstrang im Generator in elektrische Leistung umgeformt. Der Generator 19 ist hierbei über zwei elektrische Kreise mit dem Netz gekoppelt. Der Statorkreis 10 ist direkt mit dem Netz 12 gekoppelt. Der Rotorkreis 14 ist indirekt über den Frequenzumrichter 16 mit dem Netz 12 gekoppelt. Dem Frequenzumrichter 16 kommt die Aufgabe zu, den Generator 19 zu regeln. Allgemein betrachtet fließt die Energie von der mechanischen Energie des Rotors über den Generator ins elektrische Netz. Fehler im Netz, wie beispielsweise Spannungseinbrüche, wirken aufgrund der Verbindung des Generators mit dem Netz auf die Windenergieanlage zurück. Die Netzanschlussregeln für Windenergieanlagen sehen daher für Windenergie-anlagen spezielle Kriterien für das Durchfahren eines Netzfehlers ohne Abschaltung oder Netztrennung der Windenergieanlage vor. Dieses Verhalten der Windenergieanlage wird auch als „fault ride through" („FRT") bezeichnet.In a wind energy plant, the mechanical power of the rotor is converted into electrical power via the drive train in the generator. The generator 19 This is coupled via two electrical circuits to the network. The stator circuit 10 is directly coupled to the network 12. The rotor circuit 14 is indirectly coupled to the network 12 via the frequency converter 16. The frequency converter 16 has the task to regulate the generator 19. Generally speaking, the energy flows from the mechanical energy of the rotor via the generator into the electrical network. Faults in the network, such as voltage dips, act on the wind turbine due to the connection of the generator to the grid. The grid connection rules for wind energy plants therefore provide for wind energy plants special criteria for traversing a grid fault without disconnecting or disconnecting the grid of the wind turbine. This behavior of the wind turbine is also referred to as "fault ride through"("FRT").
Generator 19, Frequenzumrichter 16 und Antriebsstrang (nicht dargestellt) als Hauptkomponenten der Windenergieanlage sind unmittelbar oder mittelbar mit dem elektrischen Netz gekoppelt. Abhängig von Vorgängen im Netz sind die Hauptkomponenten damit mechanischen Belastungen ausgesetzt. Aus diesen Gründen ist es erforderlich, das FRT- Verhalten bzw. die Steuerung der Windenergieanlage für den Fehlerfall zu definieren, um die mechanischen und elektrischen Belastungen der Windenergieanlage mit den Anforderungen der Netzanschlussregeln in Einklang zu bringen.Generator 19, frequency converter 16 and drive train (not shown) as the main components of the wind turbine are directly or indirectly coupled to the electrical network. Depending on processes in the network, the main components are thus exposed to mechanical loads. For these reasons, it is necessary to define the FRT behavior or the control of the wind turbine for the event of an error in order to harmonize the mechanical and electrical loads of the wind turbine with the requirements of the grid connection rules.
Bevor die erfindungsgemäß Steuerung der Windenergieanlage näher beschrieben wird, sei zunächst die herkömmliche Steuerung einer Windenergieanlage kurz anhand von Figur 2 erläutert. Wie bereits erwähnt, ist der Statorkreis 10 direkt mit Netz 12 verbunden. Der Rotorkreis 14 ist über einen Frequenzumrichter 16 ebenfalls mit den Netz 12 verbunden. Der Frequenzumrichter 16 besitzt einen genera- torseitigen Umrichter 18 und einen netzseitigen Umrichter 20. Die Umrichter 18, 20 sind über einen Gleichspannungszwischenkreis 22 miteinander verbunden. Jeder der Umrichter 18, 20 wird über eine Pulsweitenmodulation 24, 26 angesteuert. Die Steuerung 28 des Frequenzumrichters 16 gibt zur Steuerung dem generatorseitigen Umrichter 18 einen Sollwert für das Drehmoment M* und einen Sollwert für den Blindstrom IB* vor.Before the control of the wind power plant according to the invention is described in more detail, the conventional control of a wind power plant will first be explained briefly with reference to FIG. As already mentioned, the stator circuit 10 is connected directly to network 12. The rotor circuit 14 is also connected to the network 12 via a frequency converter 16. The frequency converter 16 has a generator-side converter 18 and a network-side converter 20. The converters 18, 20 are connected to one another via a DC voltage intermediate circuit 22. Everyone who Inverter 18, 20 is controlled via a pulse width modulation 24, 26. The controller 28 of the frequency converter 16 is for controlling the generator-side converter 18, a target value for the torque M * and a target value for the reactive current I B * before.
Wenn nachfolgend auf Drehmoment M* abgestellt wird, kann dies auch stets durch einen Sollwert für die Wirkleistung P* ersetzt werden. Ebenso kann der Blindstrom IB* stets durch einen Sollwert für die Blindleistung Q* ersetzt werden.If torque M * is subsequently switched off, this can always be replaced by a setpoint value for active power P *. Likewise, the reactive current I B * can always be replaced by a target value for the reactive power Q *.
Dem netzseitigen Umrichter 20 wird von der Steuerung 28 ein Sollwert für den Blindstrom IB* vorgegeben.The network-side converter 20 is set by the controller 28, a target value for the reactive current I B *.
Bei der in Figur 2 dargestellten Steuerung ist es möglich, die Blindleistung und das Drehmoment getrennt voneinander einzustellen bzw. zu regeln. Die Sollwerte M* für das Drehmoment und IB* für den Blindstrom dienen als Führungsgrößen und werden innerhalb der Steuerung 28 des Frequenzumrichters 16 generiert. Anschließend werden diesen Sollwerten entsprechende Pulsmuster erzeugt, woraus sich eine für den Rotor des Generators eingeprägte dreiphasige Spannung ergibt, die im Generator die Erzeugung der den Führungsgrößen entsprechenden Blindleistungen und des Drehmoments bewirkt. Durch die Regelbarkeit des Asynchrongenerators nach Drehmoment und Blindstrom sind die technischen Voraussetzungen geschaffen, um auf FRT- Anforderungen reagieren zu können.In the control illustrated in FIG. 2, it is possible to adjust or regulate the reactive power and the torque separately from each other. The setpoint values M * for the torque and I B * for the reactive current serve as reference variables and are generated within the controller 28 of the frequency converter 16. Subsequently, these setpoints corresponding pulse pattern are generated, resulting in a impressed for the rotor of the generator three-phase voltage, which causes the generation of the reference variables corresponding reactive power and the torque in the generator. Due to the controllability of the asynchronous generator according to torque and reactive current, the technical prerequisites have been created to be able to react to FRT requirements.
Da hohe Echtzeitanforderungen an die FRT-Steuerung gestellt werden, müssen diese prozessnah implementiert werden. Vor diesem Hintergrund waren die FRT- Verfahren bisher stets integraler Bestandteil der Steuerung 28. Bei der erfindungsgemäßen Steuerung, wie sie in Figur 1 darstellt ist, ergibt sich ein anderer Aufbau und eine andere Funktionalität der Steuerung. Zur besseren Übersicht sind auch in Figur 1 die Komponenten, die die gleiche Funktion wie in der herkömmlichen Steuerung gemäß Figur 2 erfüllen, mit gleichen Bezugszeichen belegt. Bei der erfindungsgemäßen Steuerung 30 liegen die Sollwerte M* und IB* als Führungsgrößen im Normalbetrieb an der Steuerung 30 an. In Figur 1 ist eine Steuerung 32 für den Normalbetrieb vorgesehen. Der Steuerung 32 können allgemeine Größen der Betriebsführung von extern (nicht dargestellt), beispielsweise von einer Betriebsführung der Windenergieanlage, vorgegeben werden.Since high real-time requirements are placed on the FRT control, they must be implemented close to the process. Against this background, the FRT methods have always been an integral part of the controller 28. In the inventive control, as shown in Figure 1, there is a different structure and a different functionality of the controller. For a better overview, the components which fulfill the same function as in the conventional control according to FIG. 2 are also given the same reference numerals in FIG. In the control 30 according to the invention, the setpoint values M * and I B * are applied to the control 30 as reference variables during normal operation. In Figure 1, a controller 32 is provided for normal operation. The controller 32, general sizes of the operation of the management of externally (not shown), for example, from an operation of the wind turbine, be specified.
Die von der Steuerung 32 bestimmten Sollwerte M* und IB* liegen über Regler 34, 36, 38 an den Umrichtern 18, 20 an, wobei ebenfalls durch die Pulsweitenmodulation 24 und 26 die für die Steuerung der Umrichter erforderlichen Pulsmuster generiert werden. Die Regler 34, 36 und 38 fuhren einen Vergleich mit den Istwerten für das Drehmoment M-,st und den Blindstrom IB-,st durch. Um die Ist-Werte zu bestimmen, werden in einer Messeinrichtung 39 beispielsweise der Rotorstrom und die Statorspannung gemessen. In eine Transformationseinrichtung 41 werden diese gemessenen Größen in die Istwerte für das Drehmoment M-,st und den Blindstrom IB-,st transformiert. Die Transformation erfolgt abhängig von der Drehzahl des Generators (nicht dargestellt). Aus der Differenz zwischen Istwert und Sollwert wird die Regelgröße für die Regler 34 bis 38 gebildet.The setpoint values M * and I B * determined by the controller 32 are applied to the inverters 18, 20 via regulators 34, 36, 38, the pulse patterns required for controlling the inverters likewise being generated by the pulse width modulation 24 and 26. The controllers 34, 36 and 38 perform a comparison with the actual values for the torque M-, st and the reactive current I B- , st by. In order to determine the actual values, the rotor current and the stator voltage are measured in a measuring device 39, for example. In a transformation device 41, these measured variables are transformed into the actual values for the torque M-, st and the reactive current I B- , st . The transformation takes place as a function of the rotational speed of the generator (not shown). From the difference between the actual value and the setpoint, the controlled variable for the controllers 34 to 38 is formed.
Die Regelgröße für den Sollwert des Drehmoments M* liegt an dem generatorsei- tigen Umrichter 18 an, während die Regelgröße für den Sollwert für den Blindstrom IB* an beiden Umrichtern 18, 20 anliegt. In Figur 1 ist ein Fehlererkennungsmodul 40 vorgesehen, das über einen Schalter 42 im Fehlerfall die Umrichter 18, 20 von den Sollwerten der Steuerung 32 trennt und an zwei Steuermodule 44, 46 anschließt.The controlled variable for the setpoint value of the torque M * is present at the generator-side converter 18, while the controlled variable for the setpoint value for the reactive current I B * is applied to both converters 18, 20. FIG. 1 shows an error detection module 40 which, in the event of a fault, disconnects the inverters 18, 20 from the setpoint values of the controller 32 via a switch 42 and connects them to two control modules 44, 46.
In Figur 1 wird bereits deutlich, dass durch das Umschalten des Fehlererkennungsmoduls 40 es möglich ist, eine herkömmliche Steuerung für die Umrichter 18, 20 einzusetzen, die unabhängig von den speziellen Vorgaben für den Fehlerfall im Netz arbeitet. Lediglich im Fehlerfall erfolgt über den Schalter 42 ein Umschalten und die Steuermodule 44, 46 übernehmen die Aufgabe der Steuerung 32. Von den Steuermodulen ist das Steuermodul 44 als Drehmomentfunktion, mithin als erste Führungsgrößenfunktion, ausgebildet, die für den Fehlerfall einen Sollwert für das Drehmoment M* vorgibt. Das Steuermodul 46 ist als Stromfunktion, mithin als zweite Führungsgrößenfunktion ausgebildet, das im Fehlerfall einen Sollwert für die Blindleistung und/oder den Blindstrom IB* vorgibt.In Figure 1 it is already clear that by switching the fault detection module 40, it is possible to use a conventional controller for the inverter 18, 20, which operates independently of the specific specifications for the fault in the network. Only in the event of an error takes place via the switch 42, a switch and the control modules 44, 46 take over the task of the controller 32. Of the control modules, the control module 44 as a torque function, and thus as the first reference variable function, formed for the case of error, a target value for the torque M. * pretends. The control module 46 is designed as a current function, and thus as a second reference variable function, which specifies a setpoint value for the reactive power and / or the reactive current I B * in the event of an error.
hi den Steuermodulen 44 und 46 ist jeweils eine Spannungszeit-Kennlinie 48 abgelegt, wie sie in Figur 3 beispielhaft dargestellt ist. Die Spannungszeit-Kennlinie aus Figur 3 ist durch frei wählbare Stützpunkte 52 definiert, die im vorliegenden Beispiel jeweils über Linien miteinander verbunden sind. Die Spannungszeit- Kennlinie in Figur 3 beschreibt einen sogenannten Spannungstrichter, wobei die Anforderungen des Netzbetreibers besagen, dass so lange die Netzspannung größer als der durch die Spannungszeit-Kennlinie 48 vorgegebene Spannungswert ist, eine Netztrennung der Windenergieanlage nicht erfolgen darf. Das heißt bei dem doppelt gespeisten Asynchrongenerator, dass der Schalter 50 aus Figur 1 geschlossen bleiben muss.hi the control modules 44 and 46 each have a voltage-time characteristic 48 is stored, as shown by way of example in Figure 3. The voltage-time characteristic from FIG. 3 is defined by freely selectable interpolation points 52, which in the present example are each connected to one another via lines. The voltage-time characteristic in Figure 3 describes a so-called voltage funnel, the requirements of the network operator say that as long as the mains voltage is greater than the predetermined by the voltage-time characteristic 48 voltage value, a grid separation of the wind turbine must not occur. That is, in the double-fed asynchronous generator, that the switch 50 of Figure 1 must remain closed.
Der durch die Spannungszeit-Kennlinie 48 vorgegebene Spannungstrichter ist dadurch gekennzeichnet, dass die Windenergieanlage in einem ersten kurzen Zeit- intervall bis t\ auch trotz eines sehr weitgehenden Spannungseinbruchs am Netz bleiben muss. In einem zweiten Zeitintervall von U bis t2 darf die Windenergieanlage sich nur vom Netz abtrennen, wenn die Netzspannung unterhalb des Spannungswerts U2 liegt. Sollte sich in einem Zeitintervall t2 bis t3 die Netzspannung nicht mindestens linear bis zu einem Spannungswert von U3 wieder ansteigen, darf die Windenergieanlage vom Netz getrennt werden. Für einen anschließenden längeren Bereich muss die Windenergieanlage an dem Netz betrieben werden, wenn der Spannungswert von U4 überschritten wird. Durch die in Figur 3 beispielhaft durch Kreuze eingezeichneten Stützpunkte 52 ist es möglich, die Spannungszeit- Kennlinie allgemein für die Steuerung zu definieren. Beispielsweise können durch geeignete Stützpunkte die Spannungswerte im Intervall t\ bis t2 auf einen durch die Einspeiserichtlinien vorgegebenen Wert gesetzt werden.The voltage hopper predetermined by the voltage-time characteristic 48 is characterized in that the wind energy plant in a first short time interval to t \ must remain in spite of a very extensive voltage dip in the grid. In a second time interval from U to t 2 , the wind power plant may only disconnect from the grid when the grid voltage is below the voltage value U 2 . If the grid voltage does not increase at least linearly up to a voltage value of U 3 in a time interval t 2 to t 3 , the wind turbine may be disconnected from the grid. For a subsequent longer range, the wind turbine must be operated on the grid when the voltage value of U 4 is exceeded. By means of the example shown in Figure 3 by cross points 52, it is possible to define the voltage-time characteristic in general for the control. For example, the voltage values can be in the interval t \ are set to a predetermined value by the grid feeding to t 2 by suitable bases.
Die Steuerung der Steuermodule 44 und 46 erfolgt derart, dass die Sollwertvorgaben M* und IB* erfolgen, damit sich die Windenergieanlage nicht vom Netz trennt und Detailanforderungen der Netzbetreiber genügen.The control of the control modules 44 and 46 is carried out such that the setpoint specifications M * and I B * done so that the wind turbine does not disconnect from the grid and meet the detailed requirements of the network operators.
Figur 4 zeigt beispielhaft den Verlauf der ersten Führungsgrößenfunktion als Drehmomentfunktion 53 aus dem Steuermodul 44. In einem ersten Zeitintervall tß - zu dessen Beginn der Netzfehler einsetzt - wird die Sollwertvorgabe für das Drehmoment auf Null gesetzt. Li einem zweiten Zeitintervall tc erfolgt eine Sollwertvorgabe für das Moment von ungefähr 40 % des Nennmoments. In einem anschließenden Zeitintervall, das sich ungefähr von 2,5 Sekunden bis 2,7 Sekunden erstreckt, wird erneut ein Momentsollwert mit dem Wert Null an den generator- seitigen Umrichter 18 angelegt. In einem darauffolgenden Zeitintervall wird der Sollwert für den generatorseitigen Umrichter 18 ungefähr e-funktionsfδrmig wieder auf den Nennwert für das Drehmoment erhöht. Die in Figur 4 dargestellte Drehmomentfunktion ist abhängig von den FRT-Anforderungen, wie sie durch die Spannungszeit-Kennlinie in Figur 3 dargestellt sind. Um die Drehmomentfunktion der Figur 4 besser in dem Steuermodul berücksichtigen zu können, wird diese in zwei Grundfunktionen zerlegt.Figure 4 shows an exemplary waveform of the first reference variable function as a torque function 53 of the control module 44. In a first time interval t ß - employing at its beginning the network fault - the target value preset for the torque is set to zero. Li a second time interval tc is a setpoint for the moment of about 40% of the rated torque. In a subsequent time interval, which extends from approximately 2.5 seconds to 2.7 seconds, a torque setpoint with the value zero is again applied to the generator-side converter 18. In a subsequent time interval, the setpoint for the generator-side converter 18 is increased again e-functional to the nominal value for the torque. The torque function shown in FIG. 4 is dependent on the FRT requirements as defined by the Voltage-time characteristic are shown in Figure 3. In order to better account for the torque function of FIG. 4 in the control module, it is broken down into two basic functions.
Figur 5 zeigt eine erste Grundfunktion, die den Verlauf des Drehmoments 55 nach Auftreten des Fehlerfalls beschreibt. Die erste Grundfunktion gibt vor, dass das Drehmoment zunächst auf den Wert Null abgesenkt wird, wobei der Netzfehler in Figur 5 zum Zeitpunkt t = Is einsetzt. Nach ungefähr 0,3 Sekunden wird der Sollwert für das Drehmoment auf einen Wert von ungefähr 40 % des Nenndrehmoments angehoben. Dieser Wert ist parametrisierbar in dem Steuermodul abgelegt.FIG. 5 shows a first basic function which describes the course of the torque 55 after the occurrence of the fault. The first basic function specifies that the torque is first lowered to the value zero, the network error in FIG. 5 beginning at the time t = Is. After about 0.3 seconds, the torque reference is raised to a value of about 40% of the rated torque. This value is parametrizable stored in the control module.
Figur 6 zeigt den Verlauf der zweiten Grundfunktion als Drehmomentfunktion nach Auftreten des Fehlers, ungefähr nach 1,7 Sekunden bezogen auf das Eintreten des Fehlers, setzt ein parabelförmiger Anstieg des Drehmoment-Sollwerts auf die Nennleistung ein. Wenn die erste und zweite Grundfunktion gemäß Figur 5 und 6 entsprechend miteinander kombiniert wird, besteht die Möglichkeit, dass die Drehmomentfunktion als erste Führungsgrößenfunktion aus dem Steuermodul 44 das Drehmoment für den Fehlerfall steuert, um eine Netztrennung zu vermeiden bzw. Detailanforderungen der Netzbetreiber zu genügen. Die zweite Führungsgrößenfunktion ist als Stromfunktion für den Blindstrom ebenso wie die Drehmomentfunktion in zwei parametrisierte Grundfunktionen unterteilt, die entsprechend den FRT-Anforderungen parametrisiert und miteinander kombiniert werden können.FIG. 6 shows the course of the second basic function as a torque function after the occurrence of the error, approximately after 1.7 seconds in relation to the occurrence of the error, a parabolic rise of the torque setpoint is applied to the rated power. If the first and second basic functions according to FIGS. 5 and 6 are combined with each other, there is the possibility that the torque function as the first reference variable function from the control module 44 controls the torque for the error case in order to avoid network disconnection or to meet detailed requirements of the network operator. The second reference variable function is divided into two parameterized basic functions as a current function for the reactive current as well as the torque function, which can be parameterized according to the FRT requirements and combined with each other.
Figuren 7a bis c zeigen das Gesamtverhalten der Windenergieanlage in einem Fehlerfall. In der Figur 7a ist die Netzspannung 54 eingezeichnet, die zum Zeitpunkt t = Is für die Dauer von 0,375 Sekunden auf einen Wert von 15 % der Netznennspannung einbricht. Deutlich zu erkennen ist in Figur 7b, dass das Drehmoment 56 der Windenergieanlage unmittelbar nach Eintreten des Fehlerfalls auf Null reduziert und nach ungefähr 0,3 Sekunden wieder hochgefahren wird. Mit Beendigung der reduzierten Netzspannung wird das Drehmoment der Windenergieanlage wieder auf Null gesenkt, um nach einer definierten Zeitdauer wieder auf das Nennmoment angehoben zu werden. Ungefähr vier Sekunden nach Eintreten des Fehlerfalls hat die Windenergieanlage wieder das Nennmoment erreicht. Die Einspeisung des Blindstroms setzt direkt mit dem Fehlerfall ein. In dem Zeitintervall, in dem das anfänglich reduzierte Drehmoment wieder erhöht wird, wird zur Kompensation ein erhöhter Blindstrom 58 eingespeist, der mit Beendigung des Fehlerfalls wieder reduziert wird. Figures 7a-c show the overall behavior of the wind turbine in an error case. FIG. 7a shows the mains voltage 54, which breaks down to a value of 15% of the nominal network voltage at the time t = Is for a period of 0.375 seconds. It can clearly be seen in FIG. 7b that the torque 56 of the wind turbine is reduced to zero immediately after the occurrence of the error case and is restarted after about 0.3 seconds. With the completion of the reduced mains voltage, the torque of the wind turbine is reduced to zero again to be raised again after a defined period of time to the rated torque. About four seconds after the occurrence of the fault, the wind turbine has again reached the nominal torque. The feeding of the reactive current starts directly with the fault. In the time interval in which the initially reduced torque is increased again, an increased reactive current 58 is fed in for compensation, which is reduced again when the fault has ended.

Claims

A n s p r ü c h e: Claims:
1. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage mit einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine, die einen netzseitigen und einen generatorseitigen Umrichter aufweist, welche mit einer Steuerung angesteuert werden, das Verfahren weist folgende Schritte auf:1. A method for operating a wind energy plant with a double-fed asynchronous machine having a grid-side and a generator-side converter, which are controlled by a controller, the method comprises the following steps:
• In einem Normalbetrieb werden die Umrichter von der Steuerung über Führungsgrößen für den Normalbetrieb angesteuert,• In normal operation, the inverters are controlled by the control via reference variables for normal operation,
• in einem Fehlerfall des Netzes werden die Umrichter von mindestens einem Steuermodul angesteuert, das über Führungsgrößen (i) das Drehmoment und/oder die Wirkleistung sowie (ii) und den Blindstrom und/oder die Blindleistung derart steuert, dass eine Trennung der Asynchronmaschine vom Netz nur dann erfolgt, wenn die Netzspannung eine vorbestimmte Spannungszeit-Kennlinie unterschreitet, wobei der Verlauf der Spannungszeit-Kennlinie durch mehrere vorwählbare Parameter in dem mindestens einen Steuermodul festgelegt wird, wobei mindestens eine erste Führungsgrößenfunktion vorgesehen ist, die im Fehlerfall eine Führungsgröße für das Drehmoment und/oder die Wirkleistung vorgibt, und die mindestens zwei Grundfunktionen aufweist, von denen eine erste Grundfunktion den Sollwert für das Drehmoment und/oder die Wirkleistung nach Eintreten des Fehlerfalls und eine zweite Grundfunktion den Sollwert für das Drehmoment und/oder die Wirkleistung nach Beendigung des Fehlerfalls bestimmt, sowie mindestens eine zweite Führungsgrößenfunktion für den Blindstrom und/oder die Blindleistung vorgesehen ist, die im Fehlerfall eine Führungsgröße für die Ansteuerung von mindestens einem Umrichter vorgibt, die mindestens zwei Grundfunktionen aufweist, von denen eine dritte Grundfunktion den Sollwert für die Blindleistung und/oder den Blindstrom nach Eintreten des Fehlerfalls und eine vierte Grundfunktion den Sollwert für die Blindleistung und/oder den Blindstrom nach Beendigung des Fehlerfalls bestimmt.• In the event of an error in the network, the inverters are actuated by at least one control module which controls the torque and / or the active power as well as (ii) and the reactive current and / or the reactive power in such a way that a separation of the asynchronous machine from the grid only takes place when the mains voltage falls below a predetermined voltage-time characteristic, the course of the voltage-time characteristic is determined by a plurality of preselected parameters in the at least one control module, wherein at least a first command variable function is provided which in case of failure, a reference variable for the torque and / or specifies the active power, and having at least two basic functions, of which a first basic function, the desired value for the torque and / or the active power after the occurrence of the fault and a second basic function, the desired value for the torque and / or the active power after the failure limited hours t, as well as at least one second reference variable function for the reactive current and / or the reactive power is provided which predetermines in case of error, a reference variable for the control of at least one inverter, the has at least two basic functions, of which a third basic function determines the target value for the reactive power and / or the reactive current after the occurrence of the fault case and a fourth basic function, the target value for the reactive power and / or the reactive current after completion of the fault.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fehlerfall der generatorseitige Umrichter gemäß der ersten Fülirungsgrößenfunktion angesteuert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that is controlled in the event of an error, the generator side inverter according to the first Fulirungsgrößenfunktion.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fehlerfall der netzseitige und/oder generatorseitige Umrichter gemäß der zweiten Führungsgrößenfunktion angesteuert wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the event of an error, the network-side and / or generator-side converter is driven in accordance with the second reference variable function.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzspannung gemessen und ein Fehlerfall erkannt wird, wenn die Netzspannung eine vorbestimmte Ansprechschwelle unterschreitet.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the mains voltage is measured and a fault is detected when the mains voltage falls below a predetermined threshold.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlerfall nur dann erkannt wird, wenn die Ansprechschwelle mindestens für eine vorbestimmte Zeitdauer unterschritten wird.5. The method according to claim 4, characterized in that a fault is detected only if the threshold is fallen below at least for a predetermined period of time.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlerfall erkannt wird, wenn ein Rotorstrom und/oder eine Zwischenkreisspannung über einen vorbestimmten Grenzwert ansteigt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a fault is detected when a rotor current and / or an intermediate circuit voltage rises above a predetermined limit.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Grundfunktion in einem ersten Zeitintervall den Drehmomenten- und/oder Wirkleistungssollwert reduziert und in einem zweiten Zeitabschnitt den Sollwert auf einen vorbestimmten Minimalwert anhebt, der kleiner oder gleich der Nennleistung bzw. das Nennmoment der Windenergieanlage ist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the first basic function in a first time interval, the torque and / or reduced active power setpoint and in a second period of time raises the setpoint value to a predetermined minimum value which is less than or equal to the rated power or nominal torque of the wind energy plant.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Minimalwert parametrisierbar ist.8. The method according to claim 7, characterized in that the predetermined minimum value can be parameterized.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Grundfunktion den Drehmoment- und/oder Wirkleistungssollwert abhängig von einer im Fehlerfall vorhandenen Netzspannung vorgibt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the first basic function specifies the torque and / or active power setpoint depending on a present in case of error mains voltage.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit von der Netzspannung und/oder der vorbestimmte Minimalwert der ersten Grundfunktion abhängig davon gewählt werden, ob ein Fehler in allen Phasen oder nur in ein oder zwei Phasen des Netzes vorliegt.10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the dependence on the mains voltage and / or the predetermined minimum value of the first basic function are selected depending on whether an error is present in all phases or only in one or two phases of the network.
11. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Grundfunktion von einem ersten Zeitpunkt ab ansteigend den Sollwert für das Moment und/oder die Leistung erhöht bis zu einem vorbestimmten zweiten Zeitpunkt der Sollwert dem Nennmoment und/oder der Nennleistung der Windenergieanlage entspricht.11. The method of claim 5 or 6, characterized in that the second basic function increases from a first time increasing from the setpoint for the moment and / or power up to a predetermined second time the setpoint the rated torque and / or the rated power of the wind turbine equivalent.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Zeitpunkt in dem Steuermodul parametrisierbar sind.12. The method according to claim 11, characterized in that the first and the second time can be parameterized in the control module.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Zeitpunkt in dem Steuermodul parametrisierbar ist, abhängig von der Anzahl und/oder der Dauer der vorangegangenen Fehlerfälle. 13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the first and the second time in the control module can be parameterized, depending on the number and / or the duration of the previous error cases.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das die zweite Führungsgrößenfunktion einen zeitlichen Verlauf des Sollwerts für den Blindstrom und/oder die Blindleistung vorgibt, wenn die betragsmäßige Differenz aus Netznennspannung und Netzspannung während des Fehlerfalls größer als ein vorbestimmter Differenzwert ist.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the second reference variable function specifies a time course of the setpoint for the reactive current and / or the reactive power, when the difference in magnitude of nominal line voltage and mains voltage during the error case greater than a predetermined difference value is.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Führungsgrößenfunktion für den Sollwert des Blindstroms abhängig von der betragsmäßigen Differenz aus Netznennspannung und Netzspannung während des Fehlerfalls bestimmt wird.15. The method according to claim 14, characterized in that the second reference variable function for the desired value of the reactive current is determined depending on the absolute difference between nominal line voltage and mains voltage during the fault.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Sollwert für den Blindstrom während des Fehlerfalls auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt ist.16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that the maximum setpoint value for the reactive current during the fault is limited to a predetermined maximum value.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Führungsgrößenfunktion und ihre Parameter abhängig davon gewählt werden, ob ein Fehler in allen Phasen oder nur in ein oder zwei Phasen des Netzes vorliegt.17. The method according to any one of claims 14 to 16, characterized in that the second command variable function and its parameters are selected depending on whether an error in all phases or only in one or two phases of the network is present.
18. Windenergieanlage mit einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine, die einen netzseitigen und einen generatorseitigen Umrichter und eine Steuerung aufweist, welche die Umrichter über Sollwerte ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass18. Wind energy plant with a double-fed asynchronous machine having a network-side and a generator-side converter and a controller which drives the inverter via setpoints, characterized in that
• mindestens zwei Steuermodule vorgesehen sind, von denen ein erstes Steuermodul eine erste Führungsgrößenfunktion für die Ansteuerung des netzseitigen und/oder des generatorseitigen Umrichters während eines Fehlerfalls des Netzes bereitstellt,• at least two control modules are provided, of which a first control module a first reference variable function for the Provides control of the network-side and / or the generator-side converter during a fault of the network,
• ein zweites Steuermodul eine zweite Führungsgrößenfunktion für die Ansteuerung des netzseitigen und/oder generatorseitigen Umrichters während eines Fehlerfalls des Netzes bereitstellt, undA second control module provides a second reference variable function for the control of the network-side and / or generator-side converter during a fault of the network, and
• die Steuerung ein Fehlererkennungsmodul aufweist, das eine Ansteuerung der Umrichter durch mindestens ein Steuermodul auslöst,The controller has an error detection module that triggers an activation of the converter by at least one control module,
• wobei in den Steuermodulen eine Spannungszeit-Kennlinie abgelegt ist und die Steuermodule die Umrichter derart ansteuern, dass eine Trennung der Asynchronmaschine vom Netz nur dann erfolgt, wenn die Netzspannung eine vorbestimmte Spannungszeit-Kennlinie unterschreitet, und jedes Steuermodul mehrere vorwählbare Parameter aufweist, die den Verlauf der Spannungszeit-Kennlinie und/oder der Führungsgrößenfunktionen definieren.Wherein in the control modules, a voltage-time characteristic is stored and the control modules drive the inverter so that a separation of the asynchronous machine from the network only takes place when the mains voltage falls below a predetermined voltage-time characteristic, and each control module has a plurality of preselected parameters, the Define the course of the voltage-time characteristic and / or the reference variable functions.
19. Windenergieanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Fehlererkennungsmodul gesteuerter Schalter vorgesehen ist, der die Umrichter von der Steuerung trennt und mit den Steuermodulen verbindet.19. A wind turbine according to claim 18, characterized in that a controlled by the fault detection module switch is provided which separates the inverter from the controller and connects to the control modules.
20. Windenergieanlage nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Führungsgrößenfunktion mindestens zwei Grundfunktionen aufweist, von denen eine erste Grundfunktion den Sollwert für das Drehmoment und/oder die Wirkleistung nach Eintreten des Fehlerfalls und eine zweite Grundfunktion den Sollwert für den Drehmoment und/oder die Wirkleistung nach Beendigung des Fehlerfalls bestimmt. 20. Wind turbine according to claim 18 or 19, characterized in that the first command variable function has at least two basic functions, of which a first basic function, the target value for the torque and / or the active power after the occurrence of the fault and a second basic function, the target value for the torque and / or the active power determined after completion of the fault.
21. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Führungsgrößenfunktion mindestens zwei Grundfunktionen aufweist, von denen eine dritte Grundfunktion den Sollwert für die Blindleistung und/oder den Blindstrom nach Eintreten des Fehlerfalls und eine vierte Grundfunktion den Sollwert für die Blindleistung und/oder den Blindstrom nach Beendigung des Fehlerfalls bestimmt. 21. Wind turbine according to one of claims 18 to 20, characterized in that the second command variable function has at least two basic functions, of which a third basic function, the target value for the reactive power and / or the reactive current after the occurrence of the fault and a fourth basic function, the target value for the Reactive power and / or the reactive current determined after completion of the fault.
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